基于耦合电氧化-还原的反应性电化学膜工艺处理高含氯难处理工业废水

由于传统以生化为主的处理工艺通常难以有效去除工业废水中难降解有机物,出水通常无法满足排放标准及回用需求,因此,本研究从电极材料、处理效能、副产物生成与抑制等全面评估了新型反应性电化学膜(REM)技术处理含氯量高的难降解工业废水的可行性。结果表明,在Ti_(4)O_7和SnO_(2)-Sb 2种常见的电极材料中,SnO_(2)-Sb REM阳极对有机物的去除率比Ti_(4)O_7 REM阳极高约9%~17%。光谱分析结果表明,废水中的腐殖酸类物质、芳香族化合物和共轭大分子均能够被有效氧化分解。在氧化机理方面,高浓度Cl-的淬灭作用削弱了氧化过程中^(·)OH的贡献,原始有机物首先主要通过直接电子转移(DET)过程被分解,随后DET过程与生成的活性氯结合实现了废水的进一步氧化。进一步开发的耦合电氧化和还原过程的反应性电化学膜系统可有效去除有机物并抑制ClO_(3)^(-)和ClO_(4)^(-)的生成,处理4 h之后,出水的COD稳定在80 mg·L^(-1),ClO_(3)^(-)和ClO_(4)^(-)分别稳定在90 mg·L^(-1)和0.25·mg·L^(-1)。该系统的出水符合中国的处理规定的情况下,所需电能仅为7.91 kWh·m^(-3),同时废水中的NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N的去除率也达到100%。以上研究结果表明,反应性电化学膜技术是一项具备前景的处理高含氯量难处理工业废水的技术。

溶解性有机物与活性氯物种反应过程中其分子组成对消毒副产物生成的影响

溶解性有机物(DOM)在紫外/氯(胺)高级处理过程中会与活性氯物种(Cl^(·)和Cl_(2)^(·-))反应生成消毒副产物(DBPs),进而影响水质的毒性和安全性。本研究详细研究了单一活性氯物种(Cl^(·)或Cl_(2)^(·-))与不同来源DOM反应生成DBPs的情况,重点探究了DOM分子组成与生成DBPs质量浓度、种类、毒性之间的相关关系。结果表明:Cl^(·)与DOM反应过程中主要生成的DBPs及毒性贡献者分别为三卤甲烷(THMs)和卤乙醛(HALs)。DOM的分子组成与生成DBPs的质量浓度、种类及毒性之间相关性较低,这可能归因于Cl^(·)与不同DOM之间相似的反应活性,而在Cl_(2)^(·-)与DOM反应过程中HAAs和非管制类DBPs分别为主要生成的DBPs和毒性贡献者。此外,生成DBPs的质量浓度、种类及体系的毒性与DOM分子的不饱和度、芳香度、含氧量、极性呈负相关,与DOM中含N、S、P官能团化合物的相对含量呈正相关。本研究推动了DOM在单一活性氯物种介导下生成DBPs的研究,并为高级氧化工艺参数的优化及高毒性副产物的消减提供依据。